Caenorhabditis elegans Survives Atmospheric Breakup of STS-107, Space Shuttle Columbia; Surviving Atmospheric Spacecraft Breakup

Astrobiology. 2005 Dec;5(6):690-705.

Nathaniel J Szewczyk, Rocco L Mancinelli, William McLamb, David Reed, Baruch S Blumberg, Catharine A Conley.

Wilderness Environ Med. Spring 2005;16(1):27-32.

Nathaniel J Szewczyk, William McLamb.

2003年にスペースシャトル「コロンビア号」が大気圏再突入後マッハ19で帰還している際に空中分解したが、そのまま地表へ61km落下する大事故にもかかわらず、実験用に乗せていたC.エレガンスは飼育容器内で生存していた。NASAのSzewczykら。2005年。

https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2005.5.690

https://www.wemjournal.org/article/S1080-6032(05)70344-6/fulltext

生存の背景の一つとして、線虫は強い重力に対する耐性が非常に強いという点がある。線虫になんと40万Gに相当する重力加速度を与えても、その後の生存・行動・発生に異常は見られない。サンパウロ大学Pereira研。2018年。

https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2017.1802

ちなみに人間が強い重力の存在下でどうなるかに関する考察はこちら。

https://emira-t.jp/fantasy/2211/

Genome-wide RNAi analysis of Caenorhabditis elegans fat regulatory genes; C. elegans Major Fats Are Stored in Vesicles Distinct from Lysosome-Related Organelles

Nature. 2003 Jan 16;421(6920):268-72.

Kaveh Ashrafi, Francesca Y Chang, Jennifer L Watts, Andrew G Fraser, Ravi S Kamath, Julie Ahringer, Gary Ruvkun.

ナイルレッドという色素を使って線虫の脂肪を染色・定量する方法を確立するとともに、ゲノムワイドなRNAiスクリーニングにより脂肪蓄積に関わる遺伝子を大量に同定（したはずだった）。Ruvkun研にいたAshrafiら。2003年。

https://www.nature.com/articles/nature01279

Cell Metab. 2009 Nov;10(5):430-5.

Eyleen J O'Rourke, Alexander A Soukas, Christopher E Carr, Gary Ruvkun.

ナイルレッドなど旧来の脂肪染色法で染まるのはリソソームに関連するオルガネラで、実際の脂肪の量を反映しないことを報告。オイルレッドOという色素を使うべきと主張。上述の論文を含め、過去の大量の関連論文の解釈が難しくなるというまさかの展開に。Ruvkun研。2009研。

https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(09)00301-5

このような経緯を知らずに（？）、古い染色法を使ったり、それらを使った過去の論文を引用して議論する論文がいまだにあって、混乱が続いてしまっている。

Efficient gene transfer in C. elegans: extrachromosomal maintenance and integration of transforming sequences

EMBO J. 1991 Dec;10(12):3959-70.

C C Mello, J M Kramer, D Stinchcomb, V Ambros.

外来DNAを線虫の生殖腺に微量注入して、形質転換する方法の開発。導入したDNAは、他の多くの生物種と異なり染色体DNAに挿入されず（稀に挿入されるが）、染色体外で多コピーのアレイ（Extrachromosomal array）を形成する。当時ハーバード大のMelloら。1991年。

https://www.embopress.org/doi/abs/10.1002/j.1460-2075.1991.tb04966.x

こんなに簡単に形質転換を起こせる種でなかったら（それなりに熟練は必要だが）、モデル生物としてここまで広まっていたかどうか…。この時代の線虫研究者は運が良かった？

Natural Variation in a Neuropeptide Y Receptor Homolog Modifies Social Behavior and Food Response in C. elegans

Cell. 1998 Sep 4;94(5):679-89.

M de Bono, C I Bargmann.

C.エレガンス野生株は、飼育時に各個体が孤立して行動する株（イギリス産N2など）と凝集して集団で行動する株（ハワイ産CB4856など）に分かれるが、この違いがペプチド受容体NPR-1の配列の差で起こることを報告。当時UCSFにいたde BonoとBargmann。1998年。

https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674(00)81609-8

線虫の凝集は一種の社会性行動と当初考えられたが、低酸素濃度への走性が重要と後に明らかに。グアニル酸シクラーゼGCY-35などの関与をBargmann研・de Bono研が報告（独立した弟子が元ラボと競合してしまう、よくあるパターン）。2004(5)年。

https://www.nature.com/articles/nature02714

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(04)00389-6

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(05)00389-1

ペプチド受容体NPR-1のリガンドは、FMRFamide（無脊椎動物に多く存在し、C末端がフェニルアラニン）様ペプチドのFLP-18/FLP-21と後に明らかに。ニューロペプチド受容体のリガンド同定（脱オーファン化）は線虫で初めて。Kubiak研・de Bono研。2003年。

https://www.jbc.org/article/S0021-9258(20)83675-8/fulltext

https://www.nature.com/articles/nn1140

ペプチド受容体NPR-1は、多数の感覚神経とギャップ結合（spoke）でつながるような中心（hub）の神経になっているRMG神経で機能し、この「hub-and-spoke」型の神経回路を働かなくすることで線虫の凝集を制御することが後に報告された。Bargmann研。2009年。

https://www.nature.com/articles/nature07886

Parallel evolution of domesticated Caenorhabditis species targets pheromone receptor genes

Nature. 2011 Aug 17;477(7364):321-5.  

Patrick T McGrath, Yifan Xu, Michael Ailion, Jennifer L Garrison, Rebecca A Butcher, Cornelia I Bargmann.

線虫を高密度で長期間飼育すると、C. elegans野生株（２種類）とC. briggsaeのいずれでも、ある種のGPCR（srg-36/37）の機能が失われるような実験室内進化が起きる。このGPCRは耐性幼虫化を促進するフェロモンの受容体をコード。Bargmann研。2011年。

https://www.nature.com/articles/nature10378

線虫で実験室内進化（experimental evolution）を起こす研究はもっとやられてもよいのでは。暗黒ショウジョウバエが話題になったことがあったが、自家受精（変異がすぐホモ化する）できて世代期間が短い線虫のほうが簡単に進化が起きる。線虫の実験室内進化のレビューは下記。

https://www.genetics.org/content/206/2/691

Insulin, cGMP, and TGF-β Signals Regulate Food Intake and Quiescence in C. elegans: A Model for Satiety

Cell Metab. 2008 Mar;7(3):249-57.

Young-jai You, Jeongho Kim, David M Raizen, Leon Avery.

線虫は基本的に餌があれば四六時中食べ続けるが、食べやすい良質な餌を摂取したり絶食後に大量の餌を摂取したりするとSatiety（満腹）になって活動を停止する。Insulin、cGMP、TGF-βが関与。UTサウスウェスタンにいたYou（現名古屋大）、Averyら。2008年。

https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(08)00006-5

Nictation, a dispersal behavior of the nematode Caenorhabditis elegans, is regulated by IL2 neurons

Nat Neurosci. 2011 Nov 13;15(1):107-12.

Harksun Lee, Myung-kyu Choi, Daehan Lee, Hye-sung Kim, Hyejin Hwang, Heekyeong Kim, Sungsu Park, Young-ki Paik, Junho Lee.

Nictation（飢餓状態の線虫が昆虫などに付着して遠くに移動するため、直立して頭部を揺らす行動）のアッセイ系を確立し、IL2神経からのアセチルコリン伝達が重要と報告。ショウジョウバエと一緒に飼育して、離れた場所への移動を見る実験がユニーク。ソウル大Lee研。2011年。

https://www.nature.com/articles/nn.2975

Absence of effects of Sir2 overexpression on lifespan in C. elegans and Drosophila

Nature. 2011 Sep 21;477(7365):482-5.

Camilla Burnett, Sara Valentini, Filipe Cabreiro, Martin Goss, Milán Somogyvári, Matthew D Piper, Matthew Hoddinott, George L Sutphin, Vid Leko, Joshua J McElwee, Rafael P Vazquez-Manrique, Anne-Marie Orfila, Daniel Ackerman, Catherine Au, Giovanna Vinti, Michèle Riesen, Ken Howard, Christian Neri, Antonio Bedalov, Matt Kaeberlein, Csaba Soti, Linda Partridge, David Gems.

NAD依存性脱アセチル化酵素のサーチュインを過剰発現すると酵母・線虫・ショウジョウバエの寿命が伸びると信じられてきたが、線虫とハエでは遺伝的バックグラウンドを揃えるなどして厳密に実験すれば、サーチュインによる寿命伸長は見られないと報告。ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのGems研など。2011年。

https://www.nature.com/articles/nature10296

C. elegans provide milk for their young

bioRxiv. doi: https://doi.org/10.1101/2020.11.15.380253

Carina C. Kern, StJohn Townsend, Antoine Salzmann, Nigel B. Rendell, Graham W. Taylor, Ruxandra M. Comisel, Lazaros C. Foukas, Jürg Bähler, David Gems.

生殖活動を停止した母親の線虫が自身の腸に由来する卵黄物質（Yolk）を陰門から排出し、これが子の栄養となって母乳のように機能するという説を提唱。ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンのGems研。2020年プレプリント。

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.11.15.380253v1

Gems研は（ネットでバズる）印象的な論文タイトルをつけるのがうまく、上記の「C. elegans provide milk …」の他にも例えば「C. elegans eats its own intestine to make yolk …」という論文を出している。

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(18)30826-1

Degradation of Paternal Mitochondria by Fertilization-Triggered Autophagy in C. elegans Embryos; Postfertilization Autophagy of Sperm Organelles Prevents Paternal Mitochondrial DNA Transmission

Science. 2011 Nov 25;334(6059):1141-4.

Miyuki Sato, Ken Sato.

Science. 2011 Nov 25;334(6059):1144-7.

Sara Al Rawi, Sophie Louvet-Vallée, Abderazak Djeddi, Martin Sachse, Emmanuel Culetto, Connie Hajjar, Lynn Boyd, Renaud Legouis, Vincent Galy.

動物のミトコンドリアDNAは母方から子に受け継がれるが（ミトコンドリア・イブ仮説の根拠）、線虫では父方のミトコンドリアが受精後にオートファジーで分解されて実現する。群馬大の佐藤研とパリ第６大のGaly研（同時掲載）。2011年。

https://science.sciencemag.org/content/334/6059/1141

https://science.sciencemag.org/content/334/6059/1144

父方ミトコンドリアDNAを除去するこのあたりの機構は種によって異なるらしく、ショウジョウバエやマウスでは受精前に精子のミトコンドリアDNAが分解される。

https://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(12)00002-0

https://www.pnas.org/content/110/32/13038

Immobilizing nematodes for live imaging using an agarose pad generated with a Vinyl Record

The Worm Breeder's Gazette, July 18, 2017

Katherine Andrea Rivera-Gomez, Mara Schvarzstein.

「レコード盤」（レコ大など言葉として残っていても、もはや見たことない人が多い？）の上でアガロースを固め、レコードの溝（音溝）に沿ってできた壁で線虫を固定することで姿勢の良い線虫を顕微鏡観察する方法。ニューヨーク市大ブルックリン校のSchvarzstein研。2017年。

http://wbg.wormbook.org/2017/07/18/immobilizing-nematodes-for-live-imaging-using-an-agarose-pad-generated-with-a-vinyl-record/

CeMbio - The Caenorhabditis elegans Microbiome Resource

G3 (Bethesda). 2020 Sep 2;10(9):3025-3039.  

Philipp Dirksen, Adrien Assié, Johannes Zimmermann, Fan Zhang, Adina-Malin Tietje, Sarah Arnaud Marsh, Marie-Anne Félix, Michael Shapira, Christoph Kaleta, Hinrich Schulenburg, Buck S Samuel.

自然界でC.エレガンスと共生する代表的な腸内微生物を13種類選び、そのコレクションをCeMbioと命名。腸内微生物叢と宿主動物の相互作用をクリーンかつ遺伝学的に研究できるモデルになると主張。ベイラー医科大Samuel研など多数。2020年。

https://www.g3journal.org/content/10/9/3025

A regulatory cytoplasmic poly(A) polymerase in Caenorhabditis elegans

Nature. 2002 Sep 19;419(6904):312-6.

Liaoteng Wang, Christian R Eckmann, Lisa C Kadyk, Marvin Wickens, Judith Kimble

GLD-2が生殖顆粒で働くcytoplasmic polyA polymerase（cytoPAP）と報告。GLD-2は最初に見つかったcytoPAPの一つで、他の生物でも広く存在してシナプスでの長期記憶形成や初期胚発生を制御することが後に明らかになった。ウィスコンシン大マディソン校Kimble研。2002年。

https://www.nature.com/articles/nature01039

Integration of Metabolic and Gene Regulatory Networks Modulates the C. elegans Dietary Response; Interspecies Systems Biology Uncovers Metabolites Affecting C. elegans Gene Expression and Life History Traits

Cell. 2013 Mar 28;153(1):253-66.

Emma Watson, Lesley T MacNeil, H Efsun Arda, Lihua Julie Zhu, Albertha J M Walhout.

Cell. 2014 Feb 13;156(4):759-70.

Emma Watson, Lesley T MacNeil, Ashlyn D Ritter, L Safak Yilmaz, Adam P Rosebrock, Amy A Caudy, Albertha J M Walhout.

線虫が早く育つが繁殖能と寿命が減少する餌（Comamonas aquatica）を与えると起こる遺伝子発現変化やその分子機構を解析。餌のビタミンB12が重要。筆頭著者のエマ・ワトソンは名前が名前だけに有名（業績もすごい）。UMMSのWalhout研。2013/2014年。

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(13)00284-5

https://www.cell.com/fulltext/S0092-8674(14)00141-X

A histamine-gated channel is an efficient negative selection marker for C. elegans transgenesis

MicroPubl Biol. 2021 Jan 8;2021:10.17912/micropub.biology.000349.

Sonia El Mouridi, Sarah AlHarbi, Christian Frøkjær-Jensen.

ショウジョウバエ由来のヒスタミン作動性Clチャネルを広範囲に発現させ、ヒスタミン存在下でトランスジーンを持った個体が麻痺するネガティブセレクションマーカーとして利用するプロトコルを報告。従来のネガティブセレクションマーカーであるpeel-1より優れている？ KAUSTのFrøkjær-Jensen研。2021年。

https://www.micropublication.org/journals/biology/micropub-biology-000349/

ハエ由来のヒスタミン作動性Clチャネルを最初に線虫に使ったのは下記論文。チャネルを神経特異的に発現させたうえでヒスタミンを投与すれば、神経活性を細胞特異的かつ時期特異的に抑制できる。ロックフェラー大学Bargmann研。2014年。

https://www.pnas.org/content/111/7/2770.long

Widespread Genetic Incompatibility in C. elegans Maintained by Balancing Selection; A Novel Sperm-Delivered Toxin Causes Late-Stage Embryo Lethality and Transmission Ratio Distortion in C. elegans

Science. 2008 Feb 1;319(5863):589-94.

Hannah S Seidel, Matthew V Rockman, Leonid Kruglyak.

PLoS Biol. 2011 Jul;9(7):e1001115.

Hannah S Seidel, Michael Ailion, Jialing Li, Alexander van Oudenaarden, Matthew V Rockman, Leonid Kruglyak

野生線虫株には、有毒な遺伝子peel-1とそれを解毒する遺伝子zeel-1に多型がある。精子がpeel-1を持つのに胚がzeel-1を持たないと致死になる。peel-1はネガティブセレクションマーカーとして利用される。プリンストン大学Kruglyak研。2008/2011年。

https://science.sciencemag.org/content/319/5863/589.long

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1001115

Protons Act as a Transmitter for Muscle Contraction in C. elegans

Cell. 2008 Jan 11;132(1):149-60.

Asim A Beg, Glen G Ernstrom, Paola Nix, M Wayne Davis, Erik M Jorgensen.

腸細胞から放出されるプロトンが、排泄のための筋収縮を起こす伝達物質として機能することを報告。PBO-5・PBO-6がプロトン作動性陽イオンチャネルとして機能。ユタ大学Jorgensen研。2008年。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867407014791

プロトンは哺乳類の扁桃体外側核でもシナプス可塑性を制御する伝達物質として機能？ 2014年。

https://www.pnas.org/content/111/24/8961

Estimation of C. elegans cell- and tissue volumes

MicroPubl Biol. 2021 Jan 4;2021:10.17912/micropub.biology.000345.

Jonathan J Froehlich, Nikolaus Rajewsky and Collin Y Ewald.

電顕写真から、C.エレガンス成虫の各組織・細胞の体積を見積もった。組織は大きい順に、腸、下皮（最近は上皮と呼ばれる）、生殖腺、体壁筋、咽頭、神経系。最大の細胞は下皮のhyp7で、2番めに大きな細胞の10倍以上。チューリッヒ工科大学のEwaldなど。2021年。

https://www.micropublication.org/journals/biology/micropub-biology-000345/

ConVarT: a search tool for orthologous variants: A method and server for functional inference of human genetic variants

bioRxiv.

Mustafa S. Pir, Halil I. Bilgin, Ahmet Sayici, Fatih Coşkun, Furkan M. Torun, Pei Zhao, Yahong Kang, Sebiha Cevik, Oktay I. Kaplan.

ヒト・マウス・線虫で報告された変異/バリアントが、別の２種に存在するオーソログではどのような変化に相当するかを調べられるウェブツール（ConVarT）の報告。アブドラ・ギュル大学（トルコ）のKaplan研。2021年1月9日プレプリント。

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.07.424951v2

Simultaneous Expression of Multiple Proteins Under a Single Promoter in Caenorhabditis elegans via a Versatile 2A-Based Toolkit

Genetics. 2014 Mar;196(3):605-13.

Arnaud Ahier, Sophie Jarriault.

一つのmRNAから複数のタンパク質を発現させる方法として、前投稿のSL2を利用する方法に加えて、2Aペプチドがある。タンパク間に2Aペプチドを入れると、リボソームが2Aに達したところで翻訳が終了し、次のタンパクの翻訳が始まる。線虫での使用の最初の報告はストラスブール大学Jarriault研。2014年。

https://www.genetics.org/content/196/3/605.long

（補足：SL2と2Aの使い分け）

SL2ドナー配列を挟む方法は、下流の遺伝子の発現がおよそ半分に減ってしまうが、遺伝子産物に余計なペプチドを付加せずに済む。2Aペプチドは、上流遺伝子に2Aペプチド（約20アミノ酸）の大半が余計に付加されてしまうが、上流/下流の遺伝子をほぼ同量発現させられる。

そもそもどういう時に１つのmRNAから複数タンパク質を発現させたくなるかというと、例えば「導入する遺伝子が転写されているか確かめたいが、GFPを直接つなぐのは機能が阻害されるので避けたい」とか、「同じプロモーターで複数遺伝子を発現させたいが、普通に並べるとDNAが長すぎる」といった状況。